(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、リアクタへの投入エネルギーを向上させる。【解決手段】放電装置１０は、直流電源部１８の両端に直列接続されたインダクタ２４、第１の半導体スイッチ２６及び第２の半導体スイッチ２８と、インダクタ２４の出力側に接続されたリアクタ１４とを有し、第１の半導体スイッチ２６のターンオンに伴うインダクタ２４への誘導エネルギーの蓄積と、第１の半導体スイッチ２６のターンオフに伴うインダクタ２４での高電圧の発生と、該高電圧によるリアクタ１４での放電の発生が行われる。そして、リアクタ１４は、一対の電極と、該一対の電極間に介在された誘電体と空間とを有し、前記高電圧の発生に伴うリアクタ１４の誘電体での充電がほぼ終了した時点で、第１の半導体スイッチ２６を再びターンオンさせる。【選択図】図１
2006166602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源部の両端に直列接続されたインダクタ及び少なくとも１つの半導体スイッチと、
前記インダクタの出力側に接続されたリアクタとを有し、
前記半導体スイッチのターンオンに伴う前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積と、
前記半導体スイッチのターンオフに伴う前記インダクタでの高電圧の発生と、
前記高電圧による前記リアクタでの放電の発生が行われる放電装置において、
前記リアクタは、一対の電極と、該一対の電極間に介在された誘電体と空間とを有し、
前記高電圧の発生に伴う前記リアクタの前記誘電体での充電がほぼ終了した時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
直流電源部の両端に直列接続されたインダクタ及び少なくとも１つの半導体スイッチと、
前記インダクタの出力側に接続された誘電体を有するリアクタとを有し、
前記半導体スイッチのターンオンに伴う前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積と、
前記半導体スイッチのターンオフに伴う前記インダクタでの高電圧の発生と、
前記高電圧による前記リアクタでの放電の発生が行われる放電装置において、
前記リアクタは、一対の電極と、該一対の電極間に介在された誘電体と空間とを有し、
前記高電圧の発生に伴って前記リアクタの前記誘電体に流れる電流がほぼ零となった時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする放電装置。
【請求項３】
直流電源部の両端に直列接続されたインダクタ及び少なくとも１つの半導体スイッチと、
前記インダクタの出力側に接続された誘電体を有するリアクタとを有し、
前記半導体スイッチのターンオンに伴う前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積と、
前記半導体スイッチのターンオフに伴う前記インダクタでの高電圧の発生と、
前記高電圧による前記リアクタでの放電の発生が行われる放電装置において、
前記リアクタは、一対の電極と、該一対の電極間に介在された誘電体と空間とを有し、
前記高電圧の発生に伴って前記リアクタの両端にかかる電圧がほぼピークとなった時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする放電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電装置において、
直流電源部の両端に前記インダクタ及び前記半導体スイッチのほか、第２の半導体スイッチが直列接続され、
前記第２の半導体スイッチのターンオンによる前記半導体スイッチの導通に伴って前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積が行われ、
前記第２の半導体スイッチのターンオフによる前記半導体スイッチのターンオフに伴って前記インダクタでの高電圧パルスの発生が行われ、
前記第２の半導体スイッチの再度のターンオンによって前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする放電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電装置において、
前記半導体スイッチのターンオン及びターンオフを制御する制御回路を有することを特徴とする放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な回路構成にて、低い電圧の直流電源部からインダクタに蓄積させた電磁エネルギーを開放することにより、誘電体を有するリアクタにおいて放電の発生を行わせる放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、高電圧パルスの放電によるプラズマにより、脱臭、殺菌、有害ガスの分解等を行う技術が適応されるようになってきたが、このプラズマを発生させるために高電圧の極めて幅の狭いパルスを供給できる高電圧パルス発生回路が必要となる。
【０００３】
そこで、従来においては、例えば特許文献１に示すような高電圧パルス発生回路が提案されている。この高電圧パルス発生回路２００は、図６に示すように、直流電源部２０２の両端にトランス２０４、第１の半導体スイッチ２０６及び第２の半導体スイッチ２０８を直列に接続し、第１の半導体スイッチ２０６のアノード端子に一端が接続された前記トランスの一次巻線の他端にカソード、前記第１の半導体スイッチ２０６のゲート端子にアノードとなるようにダイオード２１０を接続した極めて簡単な回路である。
【０００４】
そして、第２の半導体スイッチ２０８をオンすることにより、第１の半導体スイッチ２０６も導通し、トランス２０４の一次巻線に直流電源部２０２の電圧が印加され、該トランス２０４に誘導エネルギーが蓄積される。その後、第２の半導体スイッチ２０８をオフさせると、第１の半導体スイッチ２０６も急速にターンオフするため、トランス２０４の二次巻線に非常に急峻に立ち上がる極めて幅の狭い高電圧パルスＰｏが発生し、出力端子２１２及び２１４より高電圧Ｖｏを取り出すことができる。
【０００５】
この高電圧パルス発生回路２００によれば、高電圧が印加される半導体スイッチを複数個使用することなく、簡単な回路構成で、急峻な立ち上がり時間と極めて狭いパルス幅を有する高電圧Ｖｏを供給することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７２９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した高電圧パルス発生回路２００の出力端子２１２及び２１４間にリアクタを接続し、該リアクタにて放電を発生させることが考えられる。特に、無声放電は、アーク放電にならず安定した非平衡プラズマ状態を作り出せることや印加電圧波形に対する制約が少ない等の利点がある。無声放電のリアクタとしては、一対の電極を有し、該一対の電極間に誘電体と空間とを介在させたリアクタを用いることが考えられる。誘電体としては、例えばアルミナが用いられる。
【０００８】
ここで、一対の電極間に誘電体と空間が介在されたリアクタでの放電作用について図７〜図１０Ｄを参照しながら説明する。
【０００９】
まず、リアクタ３００は、図７及び図８に示すように、上下に配された２つのアルミナ板（上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４）と、上アルミナ板３０２と下アルミナ板３０４との間に形成される空間３０６の間隔を一定に保つための支持板３０８と、上アルミナ板３０２の上面に配された上部電極３１０と、下アルミナ板３０４の下面に設けられた下部電極３１２（図８参照）とを有する。
【００１０】
このリアクタ３００を等価回路で示すと、図９に示すように、上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４による第１のキャパシタンスＣｃ１と、空間３０６による第２のキャパシタンスＣｃ２とが直列に接続された構成となる。
【００１１】
空間３０６に加わる電圧（空間放電電圧）は未知であるが、リアクタ３００全体に印加される電圧（出力電圧Ｖｏ）と第１のキャパシタンスＣｃ１に加わる電圧（誘電体充電電圧Ｖｃ１）がわかれば、以下の関係式から求めることができる。
【００１２】
Ｖｃ２＝Ｖｏ−Ｖｃ１
誘電体充電電圧Ｖｃ１は、電荷をＱ、リアクタ３００に流れる電流をＩｃとすると、
Ｖｃ１＝Ｑ／Ｃｃ１＝（１／Ｃｃ１）×∫Ｉｃｄｔ
となる。
【００１３】
そして、図９に示すように、高電圧パルス発生回路２００の出力端子２１２及び２１４間にリアクタ３００を接続して、上述した通常の回路動作を行い、第１の半導体スイッチ２０６をオフにした後にリアクタ３００に印加される電圧（出力電圧Ｖｏ）の波形は、図１０Ａに示すように、まず、リアクタ３００間に順方向のピーク電圧Ｖｐ１が現れ、続いて逆方向のピーク電圧Ｖｐ２が現れる波形となる。誘電体に印加される電圧（誘電体充電電圧Ｖｃ１）の波形は、図１０Ｃに示すように、出力電圧Ｖｏの順方向のピーク電圧Ｖｐ１が現れる時点において順方向のピーク電圧Ｖｐとなる波形を示す。
【００１４】
一方、空間放電電圧Ｖｃ２は、図１０Ｄに示すように、上述した計算式に基づいてプロットしてもわかるように、順方向の出力電圧Ｖｏの期間において、ある一定の正電圧Ｖａ１にクランプされ、逆方向の出力電圧Ｖｏの期間において、ある一定の負電圧Ｖａ２にクランプされる。
【００１５】
従って、リアクタ３００の空間３０６は、等価回路的にみると、図９に示すように、２つのツェナーダイオード３１４ａ及び３１４ｂをアノード端子同士を接続した直列回路３１６と、第２のキャパシタンスＣｃ２とを並列接続した構成となる。
【００１６】
次に、リアクタ３００に印加される電圧（出力電圧Ｖｏ）等の動きについて図１０Ａ〜図１０Ｄも参照しながら説明する。
【００１７】
まず、第２の半導体スイッチ２０８をオンにすることによって、第１の半導体スイッチ２０６が導通し、トランス２０４の励磁インダクタンスに電流が流れ、該トランス２０４に誘導エネルギーが蓄積される。その後、時点ｔ１０において、第２の半導体スイッチ２０８をオフさせると、トランス２０４の励磁インダクタンスに流れていた電流は、リアクタに転流する。
【００１８】
この初期段階では、リアクタ３００の空間３０６の第２のキャパシタンスＣｃ２に電流Ｉｃが流れて該第２のキャパシタンスＣｃ２を充電し（図９の破線Ｐ参照）、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされ（順方向の放電電圧Ｖａ１にてクランプ：図１０Ｄ参照）、電流Ｉｃは直列回路３１６を流れる（図９の破線Ｑ参照）。このとき、誘電体も同時に急速に充電が始まり、誘電体にエネルギーが蓄積される。
【００１９】
リアクタ３００に流れる電流Ｉｃが零になった時点ｔ１１で誘電体の充電が終了すると同時に、誘電体に蓄積されたエネルギーの一部が放電によって消費される。
【００２０】
その後、電流Ｉｃが逆方向に流れ、これにより、リアクタの空間の静電容量Ｃｃ２に電流が流れて該静電容量が充電され（図９の破線Ｒ参照）、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされ（逆方向の放電電圧Ｖａ２にてクランプ：図１０Ｄ参照）、電流Ｉｃは直列回路３１６を流れる（図９の破線Ｓ参照）。このとき、誘電体に残っていたエネルギーの一部が放電によって消費される。リアクタ３００にて消費されなかったエネルギーは、直流電源部２０２（図６参照）に戻ることになる。
【００２１】
従って、リアクタ３００として、一対の電極（上部電極３１０及び下部電極３１２）を有し、該一対の電極３１０及び３１２間に誘電体（上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４）と空間３０６とを介在させたリアクタ３００を用いた場合、例えば１サイクル当たりのパルスエネルギーを上げようとしても、困難を伴うという問題がある。すなわち、励磁インダクタンスに流れていた電流が第１の半導体スイッチ２０６のオフに伴ってリアクタ３００に転流することによって、リアクタ３００の誘電体に大量のエネルギーが蓄積される。このエネルギーは、その後の逆放電にて一部消費されるが、消費されない分のエネルギーが直流電源部２０２に戻ってしまうため、結果的に直流電源部２０２の負担が大きい割には、リアクタ３００にそれに見合ったエネルギーを投入できない。つまり、直流電源部２０２の負担が大きい割には、リアクタ３００において消費されるエネルギーが小さいという問題がある。
【００２２】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡単な回路構成で、リアクタへの投入エネルギーを向上させることができる放電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る放電装置は、直流電源部の両端に直列接続されたインダクタ及び少なくとも１つの半導体スイッチと、前記インダクタの出力側に接続された誘電体を有するリアクタとを有し、前記半導体スイッチのターンオンに伴う前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積と、前記半導体スイッチのターンオフに伴う前記インダクタでの高電圧の発生と、前記高電圧による前記リアクタでの放電の発生が行われる放電装置において、前記リアクタは、一対の電極と、該一対の電極間に介在された誘電体と空間とを有し、前記高電圧の発生に伴う前記リアクタの前記誘電体での充電がほぼ終了した時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、前記放電装置において、前記高電圧の発生に伴って前記リアクタの前記誘電体に流れる電流がほぼ零となった時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、前記放電装置において、前記高電圧の発生に伴って前記リアクタの両端にかかる電圧がほぼピークとなった時点で、前記半導体スイッチが再びターンオンされることを特徴とする。
【００２６】
これにより、まず、半導体スイッチのオンに伴ってインダクタに電流が流れ、誘導エネルギーが蓄積される。その後、半導体スイッチのオフに伴って、インダクタに流れていた電流がリアクタに転流する。
【００２７】
初期段階では、リアクタの空間の静電容量が充電され、放電電圧になった時点で空間の電圧がクランプされる（順方向の放電電圧にてクランプ）。このとき、誘電体も同時に急速に充電が始まり、誘電体にエネルギーが蓄積される。
【００２８】
リアクタに流れる電流が零になった時点で誘電体の充電が終了すると同時に、誘電体に蓄積されたエネルギーの一部が放電によって消費される。このとき、前記高電圧の発生に伴って前記リアクタの両端にかかる電圧がほぼピークとなる。
【００２９】
この段階で、半導体スイッチをオン（再点弧）することで、リアクタの空間には誘電体に残存するエネルギーによる電圧ΔＶと、半導体スイッチのオンに伴ってインダクタに現れる高電圧とを加算した電圧が加わる。初期段階では、リアクタの空間の静電容量が充電され、放電電圧になった時点で空間の電圧がクランプされる（逆方向の放電電圧にてクランプ）。このとき、誘電体に残っていたエネルギーのほとんどが放電によって消費される。つまり、半導体スイッチを再点弧しない場合と比して、リアクタへの高電圧の印加によって発生した放電によるエネルギーがより向上することとなる。
【００３０】
このように、本発明においては、簡単な回路構成で、リアクタへの投入エネルギーを向上させることができる。
【００３１】
そして、前記構成において、直流電源部の両端に前記インダクタ及び前記半導体スイッチのほか、第２の半導体スイッチが直列接続され、前記第２の半導体スイッチのターンオンによる前記半導体スイッチの導通に伴って前記インダクタへの誘導エネルギーの蓄積が行われ、前記第２の半導体スイッチのターンオフによる前記半導体スイッチのターンオフに伴って前記インダクタでの高電圧パルスの発生が行われ、前記第２の半導体スイッチの再度のターンオンによって前記半導体スイッチが再びターンオンされるようにしてもよい。
【００３２】
また、上述した発明において、前記半導体スイッチのターンオン及びターンオフを制御する制御回路を有するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明に係る放電装置によれば、簡単な回路構成で、リアクタへの投入エネルギーを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る放電装置の実施の形態例を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、本実施の形態に係る放電装置１０は、図１に示すように、高電圧パルス発生回路１２とリアクタ１４とを有する。
【００３６】
高電圧パルス発生回路１２は、直流電源１５（電源電圧Ｖｄｃ）と高周波インピーダンスを低くするコンデンサ１６とを有する直流電源部１８の両端２０及び２２に直列接続されたインダクタ２４、第１の半導体スイッチ２６及び第２の半導体スイッチ２８を有する。
【００３７】
インダクタ２４は、一次巻線３０と二次巻線３２を有するトランス３４を有し、該トランス３４の二次巻線３２の両端３６及び３８（出力端子）から高電圧が取り出されるようになっている。二次巻線３２の出力端子３６及び３８には、本実施の形態に係るリアクタ１４が接続される。このインダクタ２４の一端４０（一次巻線３０の一端）には、第１の半導体スイッチ２６のアノード端子が接続されている。
【００３８】
また、第１の半導体スイッチ２６のゲート端子Ｇとインダクタ２４の他端４２（一次巻線３０の他端）間にダイオード部４４が接続されている。該ダイオード部４４は、並列とされた２つのダイオード４４ａ及び４４ｂを有し、各ダイオード４４ａ及び４４ｂのアノード端子が第１の半導体スイッチ２６のゲート端子Ｇに接続されている。
【００３９】
なお、第１の半導体スイッチ２６に対して並列にダイオード４６が接続されている。つまり、ダイオード４６は、そのアノード端子及びカソード端子が、第１の半導体スイッチ２６のカソード端子及びアノード端子に接続され、第１の半導体スイッチ２６に対して逆並列接続されている。
【００４０】
図１の例では、第２の半導体スイッチ２８が直流電源部１８の負極端子２２側に設けられているが、正極端子２０側に設けても同じ効果をもたらすことはいうまでもない。また、出力もインダクタ２４からではなく、第１の半導体スイッチ２６の両端から取り出すようにしてもよい。
【００４１】
第２の半導体スイッチ２８は、自己消弧形あるいは転流消弧形のデバイスを用いることができるが、この例では、アバランシェ形ダイオードが逆並列で内蔵された電力用金属酸化半導体電界効果トランジスタを使用している。第２の半導体スイッチ２８のゲート端子とソース端子間には、ゲート駆動回路４８からの制御信号Ｓｃが供給されるようになっている。
【００４２】
第１の半導体スイッチ２６は、電流制御形のデバイス又は自己消弧形あるいは転流消弧形のデバイスを用いることができるが、この第１の実施の形態では、ターンオフ時の電圧上昇率（ｄｖ／ｄｔ）に対する耐量が極めて大きく、且つ、電圧定格の高いＳＩサイリスタを用いている。
【００４３】
一方、リアクタ１４は、高電圧パルス発生回路１２におけるトランス３４の出力端子３６及び３８間に接続され、図７及び図８と同様の構成を有する。すなわち、上下に配された２つのアルミナ板（上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４）と、上アルミナ板３０２と下アルミナ板３０４との間に形成される空間３０６の間隔を一定に保つための支持板３０８と、上アルミナ板３０２の上面に配された上部電極３１０と、下アルミナ板３０４の下面に設けられた下部電極３１２とを有する。
【００４４】
このリアクタ１４を等価回路で示すと、誘電体（上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４）による第１のキャパシタンスＣｃ１と、空間３０６による第２のキャパシタンスＣｃ２とが直列に接続され、さらに、２つのツェナーダイオード５０ａ及び５０ｂをアノード端子同士を接続した直列回路５２を、第２のキャパシタンスＣｃ２に並列に接続した構成となる。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る放電装置１０の回路動作について図１の回路図と図２Ａ〜図２Ｄの波形図とを参照しながら説明する。
【００４６】
まず、時点ｔ０において、第２の半導体スイッチ２８のゲート−ソース間に供給される制御信号Ｓｃが例えば高レベルになることによって、第２の半導体スイッチ２８がオンになる。このとき、ダイオード部４４における各ダイオード４４ａ及び４４ｂの逆極性の極めて大きなインピーダンスにより、第１の半導体スイッチ２６は、ゲート及びカソード間に正に印加される電界効果によりターンオンする。第１の半導体スイッチ２６のアノード電流の立ち上がりは、インダクタ２４により抑制されるため、電界効果だけでも、正常なターンオンが行われる。
【００４７】
このようにして、時点ｔ０で第２の半導体スイッチ２８及び第１の半導体スイッチ２６が導通すると、トランス３４に直流電源１５の電圧Ｖｄｃとほぼ同じ電圧が印加され、トランス３４の一次インダクタンスをＬとしたとき、図２Ｂに示すように、トランス３４の一次巻線３０に流れる電流Ｉ１（図１の一点鎖線ｍ参照）は勾配（Ｖ／Ｌ）で時間の経過に伴って直線状に増加する。
【００４８】
その後、時点ｔ１において、第２の半導体スイッチ２８のゲート−ソース間に供給されている前記制御信号Ｓｃが低レベルになることにより、第２の半導体スイッチ２８がターンオフし、第１の半導体スイッチ２６のカソードからの電流も零、つまり、開放状態となるため、一次巻線３０に流れていた電流Ｉ１は遮断され、一次巻線３０は残留電磁エネルギーによって逆誘起電圧を発生させようとするが、各ダイオード４４ａ及び４４ｂが作用し、一次巻線３０の電流Ｉ１は、第１の半導体スイッチ２６のアノード端子→第１の半導体スイッチ２６のゲート端子Ｇ→各ダイオード４４ａ及び４４ｂのアノード→各ダイオード４４ａ及び４４ｃのカソードで構成される経路を還流する（図１の一点鎖線ｎ参照）。また、トランス３４の励磁インダクタンスに流れていた電流はリアクタ１４側に転流し、これによって、図２Ｄに示すように、リアクタ１４の両端３６及び３８に出力電圧Ｖｏの発生が開始されると共に、トランス３４に発生する誘導起電力によって出力電圧Ｖｏが急峻に上昇する。
【００４９】
この場合、その初期段階では、リアクタ１４の空間３０６の第２のキャパシタンスＣｃ２に電流Ｉ２（図２Ｃ及び図１の破線ｐ参照）が流れて該第２のキャパシタンスＣｃ２を充電し、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされ（順方向の放電電圧にてクランプ）、電流Ｉ２は直列回路５２を流れる（図１の破線ｑ参照）。このとき、誘電体（上アルミナ板３０２及び下アルミナ板３０４）も同時に急速に充電が始まり、誘電体にエネルギーが蓄積される。
【００５０】
リアクタ１４に流れる電流Ｉ２が零になった時点で誘電体の充電が終了すると同時に、誘電体に蓄積されたエネルギーの一部が放電によって消費される。
【００５１】
この時点ｔ２で、制御信号Ｓｃを高レベル（図２Ａ参照）にすることによって、第２の半導体スイッチ２８がオンになり、続いて第１の半導体スイッチ２６がオンとなる。このとき、トランス３４の一次巻線３０に急峻に電流Ｉ１が流れ（図２Ｂ及び図１の一点鎖線ｍ参照）、これによって、リアクタ１４の空間３０６には、直流電源部１８の電源電圧をＶｄｃ、トランス３４の巻数比（二次巻線３２の巻線数ｎ２／一次巻線３０の巻線数ｎ１）をｎとしたとき、電圧△Ｖ＋ｎ×Ｖｄｃが瞬時に加わり、リアクタ１４には逆方向の電流が急峻に流れる（図２Ｃ参照）。これにより、図２Ｄに示すように、出力電圧Ｖｏのレベルは急峻に低下することになる。この場合、トランス３４の励磁インダクタンスを介しての放電ではないため、リアクタ１４の空間３０６には瞬時に高電圧が加わり、放電が発生することになる。なお、△Ｖは、誘電体に残存するエネルギーによる電圧である。
【００５２】
この放電過程の初期段階では、リアクタ１４の空間３０６の第２のキャパシタンスＣｃ２に逆電流−Ｉ２が流れて該第２のキャパシタンスＣｃ２が充電され（図１の破線ｒ参照）、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされ（逆方向の放電電圧にてクランプ）、逆電流−Ｉ２は直列回路５２を流れる（図１の破線ｓ参照）。この電圧のクランプの段階において、誘電体に蓄積されていたエネルギーがほとんど消費される。
【００５３】
このように、本実施の形態に係る放電装置１０においては、リアクタ１４の誘電体に残存していたエネルギーがほとんど消費されるため、リアクタ１４への投入エネルギーを向上させることができる。しかも、簡単な構成（ここでは、第１の半導体スイッチ２６の再点弧）で実現させることができ、コスト的にも有利になる。
【００５４】
ここで、比較のために、時点ｔ２で第２の半導体スイッチ２８をオンにしなかった場合の動作（比較例の動作）を図３Ａ〜図３Ｄも参照しながら説明する。
【００５５】
まず、時点ｔ２の前段階である時点ｔ１において、第２の半導体スイッチ２８をオフにすると、トランス３４の励磁インダクタンスに流れていた電流は、リアクタ１４に転流し、この比較例の場合も、図３Ｄに示すように、リアクタ１４の両端３６及び３８に出力電圧Ｖｏの発生が開始されると共に、トランス３４に発生する誘導起電力によって出力電圧Ｖｏが急峻に上昇する。
【００５６】
この初期段階では、リアクタ１４の空間３０６の第２のキャパシタンスＣｃ２を充電し、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされる（順方向の放電電圧にてクランプ）。このとき、誘電体も同時に急速に充電が始まり、誘電体にエネルギーが蓄積される。
【００５７】
第１の半導体スイッチ２６がオフになって、リアクタ１４に流れる電流Ｉ２が零になった時点で誘電体の充電が終了すると同時に、誘電体に蓄積されたエネルギーの一部が放電によって消費される。
【００５８】
その後、電流Ｉ２が逆方向に流れ、これにより、リアクタ１４の空間３０６の第２のキャパシタンスＣｃ２が充電され、放電電圧になった時点で空間３０６の電圧がクランプされる（逆方向の放電電圧にてクランプ）。この逆方向の電流−Ｉ２による放電は、誘電体に残存するエネルギーによる電圧△Ｖが空間３０６に印加されるだけであるため、図３Ｃに示すように、逆方向の電流−Ｉ２は緩やかに流れ、図３Ｄに示すように、出力電圧Ｖｏの低下も緩やかとなる。誘電体に残っていたエネルギーは消費されることになるが、逆電流が流れるため、かなりのエネルギーがトランス３４の二次巻線３２を介して励磁インダクタンスに再度蓄積されることになる。このエネルギーが、直流電源部１８に回生されることになる。この回生動作は回路損失を伴うため、過度なエネルギー回生は効率低下につながる。特に、最初のトランス３４への蓄積エネルギーが大きい場合には、リアクタ１４の誘電体の充電電圧ΔVが上昇するため、電流Ｉ２の逆電流（負方向の電流）が大きくなる。これにより、トランス３４に再度蓄積されるエネルギーが大きくなり（二次側換算のトランス３４の励磁インダクタンスをＩ２２としたとき、０．５×（Ｉ２２）2に比例する）、結果的に電源への回生エネルギがより大きくなり、リアクタ１４への投入エネルギー量をふやすことが難しいことになる。
【００５９】
ここで、図４に、比較例におけるリアクタ１４の出力電圧Ｖｏとリアクタ１４に流れる電流Ｉ２からエネルギーを計算した時系列曲線（エネルギー曲線Ａ）と、リアクタ１４の空間３０６に加わる電圧とリアクタ１４に流れる電流Ｉ２からエネルギーを計算した時系列曲線（エネルギー曲線Ｂ）とを示す。
【００６０】
直流電源部１８に回生されてしまうエネルギーが大きく、リアクタ１４で消費されるエネルギーＥｒは、エネルギー曲線Ａのピーク値Ｅｐよりも大きく下がり、例えば１５５．４ｍＪであった。
【００６１】
一方、図５に、実施の形態におけるリアクタ１４の出力電圧Ｖｏとリアクタ１４に流れる電流Ｉ２からエネルギーを計算した時系列曲線（エネルギー曲線Ｃ）と、リアクタ１４の空間３０６に加わる電圧とリアクタ１４に流れる電流Ｉ２からエネルギーを計算した時系列曲線（エネルギー曲線Ｄ）とを示す。
【００６２】
実施の形態に係る放電装置１０においては、投入されたエネルギーが直流電源部１８に回生されることないため、リアクタ１４で消費されるエネルギーＥｒは、エネルギー曲線Ｃのピーク値Ｅｐとほぼ同じレベルとなり、例えば１９２．２ｍＪであった。
【００６３】
このように、実施の形態に係る放電装置１０においては、１サイクル当たりのエネルギー消費（投入エネルギーと等価）が、比較例と比して２３．７％程度向上していることがわかる。
【００６４】
なお、本発明に係る放電装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施の形態に係る放電装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、本実施の形態に係る放電装置における制御信号、トランスの一次巻線に流れる電流、リアクタに流れる電流及び出力電圧の波形を示す図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、比較例における制御信号、トランスの一次巻線に流れる電流、リアクタに流れる電流及び出力電圧の波形を示す図である。
【図４】比較例のエネルギー曲線を示す波形図である。
【図５】本実施の形態に係る放電装置のエネルギー曲線を示す波形図である。
【図６】従来例に係る高電圧パルス発生回路の構成を示す回路図である。
【図７】無声放電で使用される一般的なリアクタの構成を示す斜視図である。
【図８】無声放電で使用される一般的なリアクタの構成を示す縦断面図である。
【図９】高電圧パルス発生回路の出力端子間に接続されるリアクタの等価回路を示す図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、出力端子間にリアクタを接続した従来例に係る高電圧パルス発生回路の出力電圧、リアクタに流れる電流、誘電体に印加される電圧及び空間に印加される電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…放電装置                      １２…高電圧パルス発生回路
１４…リアクタ                      １８…直流電源部
２４…インダクタ                    ２６…第１の半導体スイッチ
２８…第２の半導体スイッチ          ３４…トランス
３６、３８…出力端子                ４４…ダイオード部
４８…ゲート駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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